电缆沉井、顶管专题报告

1、编号：S15-001C-Z05 版次：01*路工程（江苏省电力公司2015年设计竞赛）电缆沉井、顶管专题报告 *2015年9月*路工程电缆沉井、顶管专题报告 批 准：审 核：校 核：编 制：目 录一.设计依据1三. 工程概述2四. 沿线水文条件3五.沿线地质条件4六.顶管的选择5七.顶管工作井的设计与施工8八.顶管机的选择15 专题报告一.设计依据采用的主要设计规范：建筑结构荷载规范（GB 50009-2012）给水排水工程构筑物结构设计规范（GB 50069-2002）建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011）混凝土结构设计规范（GB 5

2、0010-2010）砌体结构设计规范（GB 50003-2011）钢结构设计规范（GB50017-2003）地下工程防水技术规范（GB50108-2008）地下工程防水技术规范（GB50108-2008）混凝土外加剂应用技术规范（GB50119-2003）混凝土结构耐久性设计规范(GB/T 50476-2008)城市桥梁设计规范（CJJ 11-2011）采用的主要验收规范给水排水管道工程施工及验收规范（GB 50268-97）建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2012）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB 50204-2002）砌体结构工程施工质量验收规范（GB 50203-2002）建筑地

3、基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）土工试验方法标准（GB/T50123-1999）顶进施工法用钢筋混凝土排水管(JC/T 640-1996)二. 工程建设规模本工程为*。线路起于*，止于110kV*。电缆路径约4.53km，电缆通道按16孔设计。电缆采用ZR-YJLW03-64/110kV-1*1000mm2阻燃型交联聚乙烯绝缘皱纹铝包低密度聚乙烯外护套(LLDPE)单芯铜导体电力电缆。三. 工程概述 本工程电缆自*出线，沿现状站内电缆相西敷设至郭巷大道东侧DL01处左转，沿郭巷路大道东侧绿化带围栏向南敷设，在DL05DL06段及DL09DL10段采用拉管敷设过已建道路及在

4、建道路，在DL012DL013段采用桥架过现状小河，在DL19DL20段采用顶管过苏州绕城高速公路及景观河，在DL022DL23段采用拉管过吴淞路，电缆继续向南敷设至吴淞一路左转，沿吴淞一路北侧向东敷设，在DL43DL44段采用拉管过景观河及纵三路，电缆路径在DL56处左转，沿纵四路西侧向北至DL58处左转进入110kV*电所。绕城高速公路新建顶管电缆路径在DL19DL20段顶管过苏州绕城高速公路及景观河四. 沿线水文条件沿线地处江苏省*，为长江三角洲平原，隶属长江流域太湖水系。本地区北有阳澄湖，西有太湖。境内地势较平坦，河网密布，略呈西高东低，地形大体可分为平原地区、低洼圩区和低山丘陵四类。

5、本次所址位于*南部，郭巷路东侧，属平原地区。五.沿线地质条件该电缆沿线经过重要市政路口、河流河塘以及高速公路时采用顶管法，其中层土、层土强度较好，可塑性较好，不易产生土体坍塌。层土易产生管涌、流砂等现象，可采用粉喷桩法加固处理。层土强度低，土体软弱，在外力作用下易发生流、塑性变形，可采用粉喷桩法加固处理。顶管施工过程中应采取有效措施，防止工具头受力不均而引起偏向、突沉等现象，同时应尽量减小对地基土的扰动，并加强管道口连接工艺。顶管设计参数详见表。 沉井及顶管工程设计参数 层号顶管外壁单位面积干摩阻力M顶管触变泥浆状态下摩阻力M顶管正面端阻力B顶管切削面内阻抗力B1土的变形模量E0静止土侧压力系

6、数K0深搅桩桩周土侧阻力特征值qsikPakPakPakPaMPakPa5075504006.80.70183563503205.00.50153585503506.00.45152562502503.50.4012根据中国地震动参数区划图（GB18306-2012）国家标准的规定中表明，所址区位于地震动峰值加速度0.05g的区划区，抗震设计为第一组，地震动反应谱特征周期为0.40s。根据110750千伏架空输电线路设计规范（GB 50545-2010）、电力设施抗震设计规范(GB 50206-96)、构筑物抗震设计规范(GB 50191-93)、建筑抗震设防分类标准(GB 50223-95)

7、中相关规定，可不考虑粉土液化的影响。根据调查访问，沿线地区未发现有开采价值的矿藏及具有保护价值的文物。六.顶管的选择钢筋混凝土管道的许用顶力管道断面的许用顶力是决定顶进长度的一个重要因素，管道的许用顶力取决于管材强度、顶进时的加压方式和受力面积以及顶铁与管道端面的接触状态等。钢筋混凝土管道的强度决定于离心混凝土的强度，从理论上讲，离心混凝土强度应高于普通混凝土强度的1.25倍，但实际上我国混凝土管道的抗压强度应大于30MPa。 在顶管施工中，加压面的中心即顶力作用中心应与管壁中心重合，否则在管壁上除产生压应力外，还会引起其他应力的产生，如拉应力、弯曲应力和剪应力等，容易造成管壁的破坏。从理论上

8、讲，管道端面和顶铁应平整接触，无间隙，而实际上由于管道制造和顶铁加工中都存在误差，不可能实现密切接触，为了补救这一不足，在施工中需在两者之间加垫层，常采用的铺垫材料有油毡、橡胶、塑料和软木板等。混凝土管道的许用顶力通常可用公式进行计算： 式中：Fr许用顶力，kN；管体抗压强度，kN/m2；A加压面积，m2；S安全系数，取S=2.53.0。根据本工程实际电缆管数及与排管配合，参照JC/T640-2010使用内径为2.0米、壁厚0.2米的钢筋混凝土水泥管。管道内电缆排管的布置见下图。推力的计算：（以2000mm计算）FF1F2其中F总推力F1迎面阻力F2顶力阻力F1/4*D2*P（D管外径2.4m

9、P控制土压力）PKo*Ho式中Ko静止土压力系数，一般取0.55Ho地面至掘进机中心的厚度，取最大值6m土的湿重量，取1.9t/m3P0.55*1.9*66.27t/m2F13.14/4*2.4*6.2711.82tF2D*f*L式中f管外表面平均（根据顶进距离平均沙砾土）综合摩阻力，取0.8t/m2D管外径2.4mL顶距F23.14*2.4*0.96*1701229.88t。 七.顶管工作井的设计与施工工作井形状一般有矩形、圆形、腰圆形、多边形等几种，其中矩形工作井最为常见。在直线顶管中或在两段交角接近180的折线的顶管施工中，多采用矩形工作井。矩形工作井的短边与长边之比通常为2:3。如果在

10、两段交角比较小或者是在一个工作井中需要向几个不同方向顶进时，则往往采用圆形工作井；另外，较深的工作井也一般采用圆形，且常采用沉井法施工。沉井材料采用钢筋混凝土，工程竣工后沉井则成为管道的附属构筑物。腰圆形的工作井的两端各为半圆形状，而其两边则为直线；这种形状的工作坑多用成品的钢板构筑成，而且大多用于小口径顶管中。矩形工作坑的底部尺寸应满足下列公式要求：B = D1 + SL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5式中：B矩形工作井的底部宽度，m；D1管道外径，m；S操作宽度，可取2.43.2m；L矩形工作井的底部长度，m；L1顶管掘进机长度，当采用管道第一节管作为顶管掘进机时，对于钢

11、筋混凝土管，不宜小于0.3m；钢管则不宜小于0.6m；L2管节长度，m；L3输土工作间长度，m；L4千斤顶长度，m；L5后座墙的厚度，m。工作井深度应符合下列公式要求（见图6.1.4）：H1 = h1 + h2 + h3H2 = h1 + h3+ t +h4式中：H1顶进井地面至坑底的深度，m；H2接收井地面至坑底的深度，m；h1地面至管道底部外缘的深度，m；h2管道外缘底部至导轨底面的高度，m；h3基础及其垫层的厚底(不应小于该处井室的基础及垫层厚度)，m；h4顶管机进入接收井后支撑垫板厚度，m；顶进工作井深度示意图t 管壁厚度，m。可以根据需要和施工条件允许确定工作井的尺寸，顶进井和接收井

12、的最小尺寸可分别参照表顶进井的形状和最小尺寸 a) 挡板支护的矩形顶进井b) 内衬板支护的两端半圆矩形顶进井顶进管道直径/mm挡板支护的矩形顶进坑长度 L /m内衬板支护的两端半圆矩形顶进坑长度L/m顶进坑的宽度B /m7005.305.502.508005.605.902.809005.605.902.8010005.906.253.0011006.106.403.0012006.306.603.2013506.707.003.3015006.807.103.3016506.807.103.3018007.207.503.8020007.507.804.0022007.607.904.20接

13、收坑的形状和最小尺寸 a) 挡板支护的方形接收坑b) 内衬板支护圆形接收坑顶进管道直径DN/ID工作坑长度L /m工作坑宽度B /m圆形工作坑直径D /m7002.402.502.508002.702.802.809002.702.802.801002.903.003.0011002.903.003.0012003.003.203.2013503.103.303.3015003.103.303.3016503.203.303.4018003.503.503.8020003.803.504.1022003.903.504.20根据本工程实际情况，本工程共设计顶管工作井和接收井各一座，采用沉井施工

14、，工作井内净尺寸长宽高为7.2*5.5*8.0米，壁厚1.0米，接收井内净尺寸长宽高为5.5*5.5*8.0米，壁厚1.0米，混凝土强度等级为C30，抗渗强度0.6Mpa。顶管工作井为单向顶进，沉井允许最大顶力为16000KN。根据设计要求，沉井分二节制作、一次下沉。一次制作总高度一般不超过短边。依次高度若过大，施工比较困难，下沉时易引起倾斜，本工程沉井尺寸，故采取分节浇注，一次下沉。分节高度应保证其稳定性，并使沉井能在自重状态下顺利下沉，其下沉系数K不小于1.15。可按下式计算： K=（Q*B/（L（H-2.5）F+H）1.15（当H5m时）式中 Q沉井辎重及附加荷载（t） B被井壁排除的水

15、重（t）当采取排水下沉B=0H-沉井下沉深度（m） L沉井外部周长（m） 2.5按摩擦力在深5m时达到最大值，5m以下保持常值 F单位面积摩擦力的平均值 R刃脚反力，当挖空时R=0.6下沉中如遇下沉困难，在井壁与土层2cm3cm间隙间进行灌水，保证下沉顺利进行。施工顺序是：第一节沉井混凝土浇好后 ，强度达到75% 浇筑第二节混凝土，强度达到100% 沉井下沉到设计标高处。八.顶管机的选择可参照表选择顶管机和相应施工方法。顶管机和相应施工方法选择参照表 编号顶管机形式适用管道内径D/mm管顶覆土厚度H/m地层稳定措施适用地层适用环境1手掘式D: 900-4200H: 3m或1.5D1. 遇砂性土

16、用降水法疏干地下水；2. 管道外周注浆形成泥浆套。粘性或砂性土，在软塑和流塑粘土中慎用。允许管道周围地层和地面有较大变形，正常施工条件下变形量10-20cm.2挤压式D: 900-4200H: 3m或1.5D1. 适当调整推进速度和进土量；2. 管道外周注浆形成泥浆套。软塑和流塑性粘土，软塑和流塑的粘性土夹薄层粉砂。允许管道周围地层和地面有较大变形，正常施工条件下变形量10-20cm.3网格式(水冲)D: 1000-2400H: 3m或1.5D适当调整开口面积，调整推进速度和进土量，管道外周注浆形成浆套。软塑和流塑性粘土，软塑和流塑的粘性土夹薄层粉砂。允许管道周围地层和地面有较大变形，精心施工

17、条件下地面变形量可小于15cm。4斗铲式D: 1800-2400H: 3m或1.5D气压平衡工作面土压力，管道周围注浆形成泥浆套。地下水位以下的砂性土和粘性土，但粘性土的渗透系数应不大于10-4cm/s.允许管道周围地层和地面有中等变形，精心施工条件下地面变形量可小于10cm。5多刀盘土压平衡式D: 900-2400H: 3m或1.5D胸板前密封舱内土压平衡地层和地下水压力，管道周围注浆形成泥浆套。软塑和流塑性粘土，软塑和流塑的粘性土夹薄层粉砂。粘质粉土中慎用。允许管道周围地层和地面有中等变形，精心施工条件下地面变形量可小于10cm。6刀盘全断面切削土压平衡式D: 900-2400H: 3m或

18、1.5D胸板前密封舱内土压平衡地层和地下水压力，以土压平衡装置自动控制，管道周围注浆形成泥浆套。软塑和流塑性粘土，软塑和流塑的粘性土夹薄层粉砂。粘质粉土中慎用。允许管道周围地层和地面有较小变形，精心施工条件下地面变形量可小于5cm。7加泥式机械土压平衡式D: 600-4200H: 3m或1.5D胸板前密封舱内混有粘土浆液的塑性土压力平衡地层和地下水压力，以土压平衡装置自动控制，管道周围注浆形成泥浆套。地下水位以下的粘性土、砂质粉土、粉砂。地下水压力200kPa, 渗透系数10-3cm/s时慎用。允许管道周围地层和地面有较小变形，精心施工条件下地面变形量可小于5cm。8泥水平衡式D: 250-4200H: 3m或1.5D胸板前密封舱内的泥浆压力平衡地层和地下水压力，